特許 7125236 走行装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-16

(45)【発行日】2022-08-24

(54)【発明の名称】走行装置

(51)【国際特許分類】

   A61G 5/06 20060101AFI20220817BHJP

   B62B 3/00 20060101ALI20220817BHJP

   B62B 5/02 20060101ALI20220817BHJP

   B62B 5/04 20060101ALI20220817BHJP

   B62D 61/12 20060101ALI20220817BHJP

   A61G 5/04 20130101ALI20220817BHJP

   B62D 57/032 20060101ALN20220817BHJP

【ＦＩ】

A61G5/06

B62B3/00 A

B62B3/00 B

B62B5/02 E

B62B5/04 A

B62D61/12

A61G5/04 701

A61G5/04 710

B62D57/032 P

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019073065

(22)【出願日】2019-04-05

(65)【公開番号】P2020168313

(43)【公開日】2020-10-15

【審査請求日】2021-04-15

(73)【特許権者】

【識別番号】504137912

【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】高畑 智之

(72)【発明者】

【氏名】小坂 雄介

(72)【発明者】

【氏名】出尾 隆志

【審査官】齊藤 公志郎

(56)【参考文献】

【文献】特表２０００－５１４６８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／００６２４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１６－５１１６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１２８３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０５２８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－６１３４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｇ ５／００－１４

Ｂ６２Ｂ ３／００

Ｂ６２Ｂ ５／０２－０４

Ｂ６２Ｄ ６１／１２

Ｂ６２Ｄ ５７／０３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体と、
前記車体の前方に配置された第１の車輪と、
揺動軸を介して車体に取り付けられ、前記第１の車輪と前記第１の車輪の後方に位置する前記揺動軸との間に連結された伸縮可能な第１のリンクと、
前記車体と前記第１のリンクとの間に連結される第１の直動機構であって、前記第１の リンクの途中に連結され、前記第１のリンクを前記揺動軸周りに回転させるとともに第１ のリンクの長さを変えるように伸縮するリンクと、前記リンクを伸縮させる駆動部とを備 えた第１の直動機構と、
前記第１のリンクの前記揺動軸周りの回転を制限する第１のブレーキと、
前記第１のリンクの伸縮を制限する第２のブレーキと、
前記第１の車輪の後ろ側に配置された第２の車輪と、
前記第２の車輪を上下させる駆動機構と、
前記第２の車輪の後ろ側に配置された第３の車輪と、
前記第２の車輪と前記第３の車輪とを連結する第２のリンクと、を備え、
前記駆動機構が、前記第２のリンクと前記車体との間に連結され、前記第２のリンクを 回転させる第２の直動機構である走行装置。

【請求項3】

前記第２及び第３の車輪の少なくとも一方にダイラタンシー流体が封入されている請求 項１，又は２に記載の走行装置。

【請求項4】

前記第１の車輪、前記第２の車輪、前記第３の車輪、前記第１の直動機構、及び第２の直動機構がそれぞれ、前記走行装置の左右に配置されて、独立に駆動される請求項１～３ のいずれか１項に記載の走行装置。

【請求項5】

前記第１の車輪の回転を制限する車輪ブレーキをさらに備えた請求項１～４のいずれか １項に記載の走行装置。

【請求項7】

前記第１のリンクの伸縮方向が前記第１の直動機構の伸縮方向と異なっている請求項１ ～６のいずれか１項に記載の走行装置。

【請求項8】

前記第１のリンクが、
前記揺動軸に回転可能に取り付けられた基部と、
前記第１の直動機構が取り付けられ、前記基部に対してスライドする可動部と、を備え ている請求項１～７のいずれか１項に記載の走行装置。

【請求項9】

前記第１の直動機構が車体に対して回転可能に取り付けられている請求項１～８のいず れか１項に記載の走行装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、走行装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、階段を昇降可能な走行装置が開示されている。特許文献１に開示された走行装置は、６つの車輪を有している。左右の前輪が駆動輪となっている。左右の前輪の後ろには、片側に２つの車輪が配置されている。さらに、車体と前輪とを連結する第１の直動機構が伸縮する。車体と中輪とを連結する第２の直動機構が伸縮する。

【0003】

中輪と後輪とは第１のリンクで連結されている、第１のリンクと車体とは第２のリンクで連結されている。さらに、走行装置は、車体と第２のリンクとの間の角度を変えるアクチュエータを備えている。第１の直動機構、第２の直動機構、アクチュエータが動作することで階段の昇降が可能となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１６／００６２４８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このような走行装置において、性能をより向上したいという要求がある。例えば、より高い段差を昇降できるように、走行性能を高めたいという要求がある。また、小型化、軽量化のため、より装置構成を簡素化したいという要求がある。

【0006】

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、簡素な構成で高い走行性能を有する走行装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本実施の形態に係る走行装置は、車体と、前記車体の前方に配置された第１の車輪と、前記第１の車輪と前記第１の車輪の後方に位置する揺動軸との間に連結された伸縮可能な第１のリンクと、前記車体と前記第１のリンクとの間に連結され、前記第１のリンクを前記揺動軸周りに回転させるように伸縮する第１の直動機構と、を備えている。このような構成により、簡素な構成で高い走行性能を実現することができる。

【0008】

上記の走行装置は、前記第１のリンクの前記揺動軸周りの回転を制限する第１のブレーキと、前記第１のリンクの伸縮を制限する第２のブレーキと、前記第１の車輪の後ろ側に配置された第２の車輪と、前記第２の車輪を上下させる駆動機構と、をさらに備えていてもよい。この構成によれば、第１のリンクを適切に制御することができるため、確実に段差を昇降することができる。

【0009】

上記の走行装置は、前記第２の車輪の後ろ側に配置された第３の車輪と、前記第２の車輪と前記第３の車輪とを連結する第２のリンクと、をさらに備え、前記駆動機構が、前記第２のリンクと前記車体との間に連結され、前記第２のリンクを回転させる第２の直動機構であってもよい。第２の直動機構が第２及び第３の車輪を上下させることができる。

【0010】

上記の走行装置は、前記第１～第３の車輪の少なくとも２つが駆動輪であってもよい。この構成により、簡易な構成で高い走行性能を実現することができる。

【0011】

上記の走行装置は、前記第２及び第３の車輪の少なくとも一方にダイラタンシー流体が封入されていてもよい。この構成により、簡易な構成で高い走行性能を実現することができる。

【0012】

上記の走行装置は、前記第１の車輪、前記第２の車輪、前記第３の車輪、前記第１の直動機構、及び第２の直動機構がそれぞれ、前記走行装置の左右に配置されて、独立に駆動されていてもよい。これにより、走行性能を向上することができる。

【0013】

上記の走行装置は、前記第１の車輪の回転を制限する車輪ブレーキをさらに備えていてもよい。昇降時の滑りを防ぐことができるため、走行性能を向上することができる。

【0014】

本実施の形態の他の態様にかかる走行装置は、車体と、前記車体の前方に配置された第１の車輪と、前記第１の車輪を上下させる第１の駆動機構と、前記第１の車輪の後ろ側に配置された第２の車輪と、前記第２の車輪の後ろ側に配置された第３の車輪と、を備え、前記第１～第３の車輪の少なくとも２つが駆動輪であるものである。この構成により、簡易な構成で高い走行性能を実現することができる。

【0015】

上記の走行装置は、前記第２及び第３の車輪の一方に設けられたインホイールモータと、前記インホイールモータの駆動力を前記第２及び第３の車輪の他方に伝達する伝達機構と、をさらに備えていてもよい。この構成により、簡易な構成で高い走行性能を実現することができる。

【0016】

本実施の形態の他の態様にかかる走行装置は、段差を昇降可能な走行装置であって、車体と、ダイラタンシー流体が封入された車輪と、を備えたものである。この構成により、簡易な構成で高い走行性能を実現することができる。

【0017】

上記の走行装置は、第１の車輪と、前記第１の車輪の後ろ側に配置された第２の車輪と、前記第２の車輪の後ろ側に配置された第３の車輪と、前記第１の車輪を上下に移動させる駆動機構と、をさらに備え、前記第２及び前記第３の車輪の少なくとも一方が、前記ダイラタンシー流体が封入された車輪であってもよい。この構成により、走行装置が、段差を容易に昇降することができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明により、簡素な構成で高い走行性能を有する走行装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本実施形態に係る乗り物の構成を示す側面図である。

【図2】本実施形態に係る乗り物の構成を示す正面図である。

【図3】本実施形態に係る乗り物の構成を示す斜視図である。

【図4】本実施形態に係る乗り物の構成を示す側面断面図である。

【図5】第１のリンクの動作を説明するための図である。

【図6】ダイラタンシー流体を封入した車輪が段差に衝突した状態を示す図である。

【図7】チェアモードでの可変機構の構成を模式的に示す側面図である。

【図8】ドライブモードでの可変機構の構成を模式的に示す側面図である。

【図9】スタンドモードでの可変機構の構成を模式的に示す側面図である。

【図10】上りエスカレータでの可変機構の構成を模式的に示す側面図である。

【図11】下りエスカレータでの可変機構の構成を模式的に示す側面図である。

【図12】段差の昇降動作を説明する側面図である。

【図13】段差の昇降動作を説明する側面図である。

【図14】段差の昇降動作を説明する側面図である。

【図15】２段以上の階段を昇る動作を示す図である。

【図16】２段以上の階段を昇る動作を示す図である。

【図17】乗り物の制御系を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

【0021】

実施の形態１．
（全体構成）
本実施の形態に係る走行装置の一例である乗り物について、図１～図３を用いて説明する。図１は、乗り物１の構成を示す側面図であり、図２は、正面図である。図３は、乗り物１の構成を示す斜視図であり、図４は、側面断面図である。

【0022】

図１～図４では、ＸＹＺ直交座標系を用いて説明する。＋Ｘ方向が乗り物１の前方になり、－Ｘ方向が乗り物１の後方になっている。また、＋Ｙ方向が乗り物１の左方向となり、－Ｙ方向が乗り物１の右方向となっている。＋Ｚ方向が鉛直上方となり、－Ｚ方向が鉛直下方となっている。

【0023】

乗り物１は、搭乗席３と、フットレスト４と、背もたれ５と、入力部７４と、前輪１１と、中輪１２と、後輪１３と、可変機構２０と、を備えている。なお、乗り物１の主要部は、左右対称な構成を有しており、フットレスト４、前輪１１、中輪１２、及び後輪１３は、それぞれ左右両側に設けられている。

【0024】

したがって、図２～図４では、乗り物１の左側（＋Ｙ側）に配置されたフットレスト４、前輪１１、中輪１２、後輪１３をそれぞれフットレスト４Ｌ、前輪１１Ｌ、中輪１２Ｌ、後輪１３Ｌとして示している。同様に、図２～図４では、乗り物１の右側（－Ｙ側）に配置されたフットレスト４、前輪１１、中輪１２をそれぞれフットレスト４Ｒ、前輪１１Ｒ、中輪１２Ｒとして示している。図２、及び図３において、後輪１３Ｒは、他の構成要素に隠れているが、後輪１３Ｌと左右対称に配置されている。なお、以下の説明において、左右の構成を特に区別しない場合は、Ｌ、Ｒを付さずに説明を行う。また、可変機構２０も左右対称な構造を有している。

【0025】

Ｘ方向において、前輪１１と後輪１３との間に、中輪１２が配置されている。すなわち、前輪１１は中輪１２及び後輪１３の前側（＋Ｘ側）に配置され、後輪１３は、中輪１２及び前輪１１よりも後ろ側（－Ｘ側）に配置されている。ＸＺ平面において、前輪１１Ｌの車軸と前輪１１Ｒの車軸は同じ位置になっている。ＸＺ平面において、中輪１２Ｌの車軸と中輪１２Ｒの車軸は同じ位置になっており、後輪１３Ｌの車軸と後輪１３Ｒの車軸は同じ位置になっている。

【0026】

中輪１２と後輪１３は駆動輪であり、モータ等の駆動によって回転する。中輪１２Ｌと中輪１２Ｒは異なるモータに接続されて、独立に回転する。例えば、中輪１２Ｒには、モータ１２１Ｒが接続され、中輪１２Ｌにはモータ１２１Ｌが接続されている。つまり、モータ１２１Ｒが中輪１２Ｒを回転駆動する。モータ１２１Ｌが中輪１２Ｌを回転駆動する。モータ１２１Ｒ，１２１Ｌはそれぞれ中輪１２Ｒ、１２Ｌ内に設けられたインホイールモータである。

【0027】

さらに、モータ１２１Ｌの駆動力は伝達機構１２２Ｌを介して、後輪１３Ｌに伝達される。伝達機構１２２Ｌは、ベルトやチェーンなどを有している。さらに、伝達機構１２２Ｌは、ベルトなどを張設するためのプーリなどを備えていてもよい。モータ１２１Ｌの駆動力が後輪１３Ｌに伝達する。これにより、中輪１２Ｌと後輪１３Ｌとが、一つのモータ１２１Ｌにより、前後方向に離れた車軸で回転する。なお、中輪１２Ｌと後輪１３Ｌは同じ方向に回転する。また、中輪１２Ｒのモータ１２１Ｒの駆動力も、同様に伝達機構１２２Ｒを介して、後輪１３Ｒに伝達される。また、後輪１３Ｌ、１３Ｒは全方位車輪となっている。

【0028】

また、図１に示すように、伝達機構１２２としてのベルトに張力（テンション）を与えるテンショナ１２３が第２のリンク２５には設けられている。テンショナ１２３は、伝達機構１２２のベルトの下側に設けることが好ましい。このようにすることで、段差の昇降時にベルトが段差に接触することを防ぐことができる。また、伝達機構１２２をカバーなどで覆うようにしてもよい。

【0029】

前輪１１は、従動輪となっており、乗り物１の移動に応じて回転する。すなわち、中輪１２、及び後輪１３が駆動して、乗り物１が移動すると、乗り物１の移動に追従して前輪１１が回転する。このように、乗り物１は、４輪駆動の６輪車となっている。

【0030】

このようにすることで、走行性能を向上することができる。例えば、段差の手前に溝がある場合であっても、中輪１２、又は後輪１３が駆動しているため、乗り物１が段差により近づくことができる。つまり、前輪１１が接地していない場合であっても、前進するための駆動力を確保することができる。よって、段差の手前に溝がある場合であっても、前輪１１が溝を越えることができる。前輪１１が段差により近づいた状態で、第１の直動機構２２が前輪１１を上下させることができる。段差上の適切な位置に前輪１１を下ろすことができるため、様々な形状の段差に対応することができる。また、中輪１２，又は後輪１３が接地していない状態であっても、前進するための駆動力を確保することができる。

【0031】

例えば、乗り物１が前方に直進する場合は、モータ１２１Ｌとモータ１２１Ｒが同じ回転速度で同じ回転方向に回転する。左右に曲がりながら進む場合は、モータ１２１Ｌとモータ１２１Ｒが異なる回転速度で同じ回転方向に回転する。その場で旋回したい場合は、モータ１２１Ｌとモータ１２１Ｒが同じ回転速度で反対方向に駆動する。このように、左の中輪１２Ｌと右の中輪１２Ｒとを異なるモータで駆動することで、乗り物１が所望の方向に所望の速度で移動する。

【0032】

中輪１２が前輪１１及び後輪１３よりも大きい直径を有している。前輪１１が後輪１３よりも小さい直径を有している。もちろん、前輪１１，中輪１２、後輪１３の直径は、特に限定されるものではない。前輪１１、及び中輪１２には、回転を制限するためのブレーキがそれぞれ設けられている。例えば、前輪１１Ｌ、前輪１１Ｒ、中輪１２Ｌ、中輪１２Ｒには、それぞれ電磁ブレーキが設けられている。よって、それぞれのブレーキが、前輪１１Ｌ、前輪１１Ｒ、中輪１２Ｌ、中輪１２Ｒを独立してロックすることができる。

【0033】

モータ１２１にインホイールモータを用いるとともに、モータ１２１の駆動力を伝達機構１２２が後輪１３に伝達している。したがって、簡易な構成で中輪１２、及び後輪１３を駆動輪とすることができる。よって、中輪１２、及び後輪１３の一方が離地している状態であっても、乗り物１が前方への駆動力を得ることができる。

【0034】

なお、図１～図４では、モータ１２１が中輪１２に設けられたインホイールモータとしたが、モータ１２１はこの構成に限られるものではない。モータ１２１は、後輪１３に設けられたインホイールモータであってもよい。この場合、伝達機構が、モータ１２１の駆動力を後輪１３に伝達すればよい。あるいは。モータ１２１はインホイールモータ以外のモータでもよい。

【0035】

搭乗席３は、搭乗者が搭乗する搭乗部である。搭乗者が搭乗席３に座った状態で乗り物１が移動する。搭乗席３には背もたれ５とフットレスト４が設けられている。フットレスト４は搭乗席３の前側下方に配置されている。搭乗席３に搭乗者が座った状態では、搭乗者の右足はフットレスト４Ｒに載り、左足はフットレスト４Ｌに載る。

【0036】

搭乗席３の横には、入力部７４が設けられている。入力部７４は、キーボードやジョイパッド等であり、乗り物１の移動方向や姿勢に関する入力を受け付ける。例えば、搭乗者が入力部７４を操作して、移動方向、移動速度、あるいは姿勢に関する入力を行う。なお、図示を省略するが、入力部７４には、コントローラとなる制御用コンピュータやバッテリ等を有する制御ボックスが設けられていてもよい。もちろん、制御用コンピュータやバッテリ等の設置場所は、入力部７４内に限られるものではない。例えば、制御用コンピュータやバッテリ等が搭乗席３の下や、背もたれ５の後ろ側に設置されていてもよい。

【0037】

搭乗席３の下部には、可変機構２０が設けられている。可変機構２０は、搭乗席３を支持する脚機構である。可変機構２０には、前輪１１、中輪１２、後輪１３が回転可能に取り付けられている。可変機構２０は、伸縮可能なアーム機構を備えており、地面に対する搭乗席３の姿勢を変える。車輪と搭乗席３との間に設けられたアーム機構が伸縮することで、搭乗席３の座面の高さや傾きが変化する。

【0038】

（可変機構２０）
可変機構２０の詳細な構成について説明する。可変機構２０は、フレーム２１と、第１の直動機構２２、第２の直動機構２３、第１のリンク２４、第２のリンク２５、第３の直動機構２６、第３のリンク２７等を備えている。可変機構２０は実質的に左右対称な構成を有している。上記と同様に、左右対称の構成については、符号にＬ又はＲを付す。例えば、可変機構２０は、２つの第１の直動機構２２Ｌ、２２Ｒを備えている。そして、第１の直動機構２２Ｌと第１の直動機構２２Ｒとは左右対称に配置される。

【0039】

第２の直動機構２３、第１のリンク２４、第２のリンク２５、第３のリンク２７についても同様に左右対称に配置されており、図２～図４では、左右対称な構成要素にそれぞれＬ、又はＲを付している。

【0040】

フレーム２１は、乗り物１の車体を構成する。したがって、フレーム２１には、上述の搭乗席３、フットレスト４，及び入力部７４等が取り付けられる。例えば、搭乗席３は、フレーム２１の上に取り付けられている。フットレスト４は、フレーム２１の前方斜め下側に取り付けられている。

【0041】

フレーム２１の上に、搭乗席３が取り付けられることで、搭乗部が構成される。フレーム２１の姿勢が搭乗席３の姿勢に対応することになる。フレーム２１の高さが変わると、搭乗席３の高さが変わり、フレーム２１の角度が変わると搭乗席３の角度が変わる。フレーム２１が前傾すると、搭乗席３も前傾する。フレーム２１は、矩形枠状の骨組みを有している。さらに、フレーム２１は、搭乗席３を回転可能に支持している。後述するように、第３の直動機構２６の動作によって、搭乗席３の前傾姿勢を調整することができる。

【0042】

フレーム２１の前側の左右両端には、第１の直動機構２２Ｌ、２２Ｒが取り付けられている。第１の直動機構２２Ｌ、２２Ｒには、第１のリンク２４Ｌ、２４Ｒがそれぞれ取り付けられている。上記の通り、第１の直動機構２２Ｌ、２２Ｒ及び第１のリンク２４Ｌ、２４に関する構成は、左右対称であるため、以下の説明では、符号にＬ、Ｒを付けずに説明する。第１の直動機構２２、及び第１のリンク２４が前脚となるアーム機構を構成する。

【0043】

第１の直動機構２２は、フレーム２１に対して取り付けられている。例えば、第１の直動機構２２は、フレーム２１の前端に配置されている。第１の直動機構２２は、フレーム２１に回転可能に保持されている。例えば、第１の直動機構２２は、トラニオンなどを介して、フレーム２１に取り付けられている。第１の直動機構２２は、フレーム２１から斜め前方下方に延びている。第１の直動機構２２の先端は、第１のリンク２４に取り付けられている。第１の直動機構２２は、フレーム２１と第１のリンク２４とを連結している。第１の直動機構２２は、例えば、伸縮可能なアーム機構であり、モータ等のアクチュエータによって動作する。第１の直動機構２２の長さは可変となっている。

【0044】

第１のリンク２４の前端には、前輪１１が取り付けられている。つまり、第１のリンク２４は、前輪１１を回転可能に保持している。前輪１１は、車体となるフレーム２１の前方に配置されている。ここで、フレーム２１の前方とは、フレーム２１よりも前側であってもよく。フレーム２１の前端の周辺であってもよい。

【0045】

第１のリンク２４は、前輪１１から斜め後方上方に延びている。第１のリンク２４の後端には、揺動軸４０が設けられている。つまり、第１のリンク２４は、前輪１１と揺動軸４０とを連結している。第１のリンク２４は、揺動軸４０を介してフレーム２１に連結されている。第１のリンク２４は、揺動軸４０を介してフレーム２１と連結されているため、揺動軸４０周りに回転する。つまり、フレーム２１は、揺動軸４０を介して、第１のリンク２４を回転可能に保持している。図２に示すように、揺動軸４０は、Ｙ方向と平行に配置されている。

【0046】

第１のリンク２４の途中には、第１の直動機構２２が取り付けられている。第１のリンク２４の長手方向において、第１のリンク２４の中央よりも前輪１１側に第１の直動機構２２が取り付けられている。第１の直動機構２２が伸縮することで、第１のリンク２４が揺動軸４０周りに回転する（図１、図４の矢印Ａ）。具体的には、第１の直動機構２２が伸びることで、図１において、第１のリンク２４が時計回りに回転する。つまり、第１の直動機構２２が伸びることで、第１のリンク２４がより前傾する。また、第１の直動機構２２が縮むことで、図１においては、第１のリンク２４が反時計周りに回転する。

【0047】

このように、第１の直動機構２２が動作することで、フレーム２１に対する第１のリンク２４の角度が変わる。Ｘ方向及びＺ方向において、フレーム２１に対する前輪１１の相対的な位置が変化する。第１の直動機構２２が伸びることで、前輪１１が下降する。第１の直動機構２２が縮むことで、前輪１１が上昇する。前輪１１が離地又は接地するように、第１の直動機構２２は前輪１１を上下させる。前輪１１が段差を乗り越えることができる。また、第１のリンク２４は、伸縮可能なアーム機構となっている。第１のリンク２４の詳細については後述する。

【0048】

フレーム２１の後ろ側の左右両端には、第２の直動機構２３Ｌ、２３Ｒが取り付けられている。第２の直動機構２３Ｌ、２３Ｒには、第２のリンク２５Ｌ、２５Ｒがそれぞれ取り付けられている。第２のリンク２５Ｌ、２５Ｒは、それぞれ、第３のリンク２７Ｌ、２７Ｒを介して、フレーム２１に取り付けられている。第２の直動機構２３Ｌ、２３Ｒ、第２のリンク２５Ｌ、２５、第３のリンク２７Ｌ、２７Ｒに関する構成は、左右対称であるため、以下の説明では、符号にＬ、Ｒを付けずに説明する。第２の直動機構２３Ｌ、２３Ｒ、第２のリンク２５Ｌ、２５、第３のリンク２７Ｌ、２７Ｒが後脚となるアーム機構を構成する。

【0049】

第２の直動機構２３は、フレーム２１に取り付けられている。第２の直動機構２３は、フレーム２１に回転可能に保持されている。例えば、第２の直動機構２３は、トラニオンなどを介して、フレーム２１に取り付けられている。第２の直動機構２３は、フレーム２１から斜め下方に延びている。第２の直動機構２３の先端には、第２のリンク２５が取り付けられている。第２の直動機構２３は、フレーム２１と第２のリンク２５とを連結している。第２の直動機構２３は、例えば、伸縮可能なアーム機構であり、モータ等のアクチュエータによって動作する。第２の直動機構２３の長さは可変となっている。

【0050】

第２のリンク２５の前端には、中輪１２が取り付けられている。第２のリンク２５の後端には、後輪１３が取り付けられている。第２のリンク２５は、中輪１２と後輪１３とを連結している。したがって、Ｘ方向において、中輪１２と後輪１３とが間隔を隔てて配置される。第２の直動機構２３は、中輪１２の近傍において、第２のリンク２５と連結されている。

【0051】

第２のリンク２５の途中には、第３のリンク２７が連結されている。図１に示すように、第３のリンク２７は、フレーム２１から斜め前方下方に延びている。第３のリンク２７の上端には、フレーム２１が連結され、下端には第２のリンク２５が回転可能に連結されている。第３のリンク２７は、回転軸４１を介して、第２のリンク２５と連結されている。つまり、第３のリンク２７は、第２のリンク２５を回転可能に保持している。第２のリンク２５は回転軸４１周りに回転する。回転軸４１は、Ｙ方向と平行に配置されている。回転軸４１は、中輪１２と後輪１３との間に配置されている。回転軸４１は、第２のリンク２５に対する第２の直動機構２３の連結位置よりも後輪１３側となっている。

【0052】

第２の直動機構２３が伸縮することで、第２のリンク２５が回転軸４１周りに回転する。第２の直動機構２３が縮むことで、図１においては、第２のリンク２５が反時計回りに回転する。例えば、第２の直動機構２３が縮むことで、後輪１３に対して、中輪１２が相対的に上昇する方向に第２のリンク２５が回転する。第２の直動機構２３が伸びることで、図１において、第２のリンク２５が時計回りに回転する。例えば、第２の直動機構２３が伸びることで、後輪１３に対して、中輪１２が相対的に下降する方向に第２のリンク２５が回転する。したがって、フレーム２１に対する第２のリンク２５の角度が変わる。Ｘ方向及びＺ方向において、フレーム２１に対する中輪１２、及び後輪１３の相対的な位置が変化する。中輪１２と後輪１３が離地又は接地するように、第２の直動機構２３は中輪１２、及び後輪１３を上下させることができる。中輪１２、及び後輪１３が段差を乗り越えることができる。

【0053】

第３の直動機構２６は、左右共通となっている。すなわち、第３の直動機構２６は、第１の直動機構２２、第２の直動機構２３等とは異なり、左右それぞれに設けられていない。図２に示すように、１つの第３の直動機構２６は、Ｙ方向における乗り物１の中央部に設けられている。

【0054】

第３の直動機構２６は、第３のリンク２７Ｌ、２７Ｒに取り付けられている。第３の直動機構２６は、第３のリンク２７に回転可能に保持されている。例えば、第３の直動機構２６は、トラニオンなどを介して、第３のリンク２７に取り付けられている。第３の直動機構２６の先端は、搭乗席３に取り付けられている。第３の直動機構２６は、搭乗席３と第３のリンク２７とを連結している。第３の直動機構２６は、例えば、伸縮可能なアーム機構であり、モータなどのアクチュエータによって動作する。第３の直動機構２６の長さは可変となっている。第３の直動機構２６の伸縮により、フレーム２１に対する搭乗席３の角度が変化する。これにより、搭乗席３の前傾姿勢を調整することができる。よって、段差の昇降時において、搭乗席３の角度の変化を抑制することができ、乗り心地を向上することができる。

【0055】

上記のように、可変機構２０は、第１の直動機構２２Ｒ、２２Ｌ、第２の直動機構２３Ｒ、２３Ｌ、及び第３の直動機構２６を備えている。したがって、可変機構２０は、５軸の直動関節によって構成されている。すなわち、５つのアクチュエータで姿勢を変化させることができる。第１の直動機構２２は前脚である第１のリンク２４を回転揺動させ、第２の直動機構２３は後脚である第２のリンク２５を回転揺動させる。

【0056】

第１の直動機構２２、第２の直動機構２３、第３の直動機構２６はそれぞれ、伸縮可能に設けられたリンク機構である。直動機構２２、２３、２６のそれぞれは、モータ、ブレーキ、及びエンコーダを有する駆動部と、駆動部によって伸縮するリンクと、を備えている。なお、直動機構は、公知のリニアアクチュエータを用いることができる。例えば、直動機構はサーボモータの回転方向の力をボールねじにより伸縮方向の力に変換する。ボールねじのリードを小さくすることで、小さな力で直線方向に大きな力を得ることができる。これにより、搭乗者の体重で押されて直動機構が縮んでしまうようなことがなく、姿勢を保つことができる。本実施の形態では、リニアアクチュエータを用いているため、構成を簡素化することができる。

【0057】

さらに、直動機構にガスばねを併用することで、モータの負荷を低減することができる。また、直動機構は、モータ式アクチュエータに限らず、油圧や空気圧の方式のリニアアクチュエータでもよい。

【0058】

第１の直動機構２２の直動により、第１のリンク２４を回転揺動させることができる。これにより、様々な段差に対応することが可能となる。例えば、第１の直動機構２２の直動可能距離（ストローク）よりも高い段差の上に、前輪１１を上昇させることが可能となる。つまり、短いストロークの第１の直動機構２２を用いることができるため、搭乗者の搭乗するスペースに第１の直動機構２２が干渉することを防ぐことができる。つまり、第１の直動機構２２の上側の突出量を小さくすることができるため、搭乗スペースを確保することが可能となる。第１の直動機構２２が第１のリンク２４を揺動回転することで、前輪１１が上下する。このように、第１の直動機構２２のストロークに比して、前輪１１の上下の移動量を大きくすることができる。よって、第１の直動機構２２のストロークよりも、高い段差に対応することができる。簡易な構成で走行性能の高い走行装置を実現することができる。

【0059】

（第１のリンク２４の動作）
次に、第１のリンク２４の動作について、図５を用いて説明する。図５は、第１の直動機構２２による第１のリンク２４の動作を説明するための模式図である。第１のリンク２４は、可動部２４ａ、及び基部２４ｂを備えている。さらに、第１のリンク２４は、リニアブレーキ６１、及び揺動ブレーキ６２を備えている。

【0060】

基部２４ｂは、揺動軸４０を介して、フレーム２１（図５では省略）に取り付けられる。可動部２４ａは、基部２４ｂに対して、スライド移動する（図５中の矢印Ｂ）。例えば、可動部２４ａは、リニアガイドなどを介して、基部２４ｂに取り付けられている。可動部２４ａが基部２４ｂに対してスライドすることで、第１のリンク２４の長さが変化する。つまり、揺動軸４０と前輪１１との間の距離が変化する。

【0061】

可動部２４ａには、第１の直動機構２２が取り付けられている。つまり、第１の直動機構２２の先端が可動部２４ａに固定されている。第１の直動機構２２が伸縮することで、第１のリンク２４が、揺動軸４０周りに回転する（図５中の矢印Ａ）。図５において、第１の直動機構２２が伸びると、第１のリンク２４が反時計回りに回転する。第１の直動機構２２が縮むと、第１のリンク２４が時計回りに回転する。

【0062】

さらに、第１の直動機構２２の伸縮（図５中の矢印Ｃ）により、基部２４ｂに対して可動部２４ａがスライドする。第１の直動機構２２が伸びると、第１のリンク２４の長さが長くなる。つまり、揺動軸４０から前輪１１までの距離が長くなる。第１の直動機構２２が縮むと、第１のリンク２４の長さが短くなる。つまり、揺動軸４０から前輪１１までの距離が短くなる。

【0063】

このように、第１のリンク２４は、受動的な直動関節を含んでいる。第１のリンク２４は伸縮可能なリンクとなっている。第１の直動機構２２は、第１のリンク２４の揺動軸４０周りの角度を変化させるとともに、第１のリンク２４の長さを変化させる。

【0064】

さらに、第１のリンク２４には、リニアブレーキ６１と、揺動ブレーキ６２とが設けられている。リニアブレーキ６１、及び揺動ブレーキ６２は、例えば、電磁ブレーキであり、制御信号に応じて動作する。

【0065】

リニアブレーキ６１は、基部２４ｂに対する可動部２４ａのスライド移動を制限する。つまり、リニアブレーキ６１の動作中は、可動部２４ａがスライド移動しなくなるため、第１のリンク２４の長さが一定となる。

【0066】

揺動ブレーキ６２は、第１のリンク２４の揺動軸４０周りの回転を制限するつまり、揺動ブレーキ６２の動作中は、第１のリンク２４が回転しなくなるため、フレーム２１に対する第１のリンク２４の角度が一定となる。

【0067】

揺動ブレーキ６２及びリニアブレーキ６１が動作していない場合、第１の直動機構２２が伸縮することで、第１のリンク２４の回転角度、及び長さが変化する。リニアブレーキ６１が動作しておらず、かつ、揺動ブレーキ６２が動作している間に、第１の直動機構２２が伸縮することで、第１のリンク２４の長さを調整することができる（矢印Ｂ）。また、揺動ブレーキ６２が動作しておらず、かつ、リニアブレーキ６１が動作している間に、第１の直動機構２２が伸縮することで、第１のリンク２４の角度を調整することができる（矢印Ａ）。

【0068】

したがって、第１のリンク２４を所望の角度とした状態で、第１のリンク２４を所望の長さにすることができる。あるいは、第１のリンク２４を所望の長さにした状態で、第１のリンク２４を所望の角度にすることができる。第１のリンク２４の角度及び長さを独立に制御することができるため、様々な高さの段差に対応することができる。

【0069】

例えば、前輪１１が段差に昇る場合、揺動ブレーキ６２を動作させて、第１のリンク２４の揺動回転を制限する。そして、揺動回転を制限した状態で、第１の直動機構２２が動作して第１のリンク２４の長さを決める。なお、第１のリンク２４の長さは、段差の高さに応じて決定することができる。後述するセンサが、段差に昇る前に、段差の高さを測定する。センサで測定された段差高さに応じた長さに、第１の直動機構２２が第１のリンク２４の長さを調整する。

【0070】

第１のリンク２４の長さが所定の長さとなった状態で、リニアブレーキ６１を動作させる。さらに、揺動ブレーキ６２を解除して、第１の直動機構２２を動作すると、第１のリンク２４が揺動回転する。つまり、第１のリンク２４の長さが一定の状態で、第１のリンク２４がフレーム２１に対して回転する。これにより、前輪１１を所望の高さまで上昇させることができる。つまり、前輪１１を段差より高い位置まで上昇させることができる。

【0071】

また、前輪１１が段差から降りる場合、揺動ブレーキ６２を動作させて、第１のリンク２４の揺動回転を制限する。そして、揺動回転を制限した状態で、第１の直動機構２２が動作して第１のリンク２４の長さを決める。なお、第１のリンク２４の長さは、段差の高さに応じて決定することができる。後述するセンサが、段差から降りる前に、段差の高さを測定する。センサで測定された段差高さに応じた長さになるように、第１の直動機構２２が第１のリンク２４の長さを調整する。

【0072】

第１のリンク２４の長さが所定の長さとなった状態で、リニアブレーキ６１を動作させる。揺動ブレーキ６２を解除して、第１の直動機構２２を動作すると、第１のリンク２４が揺動回転する。つまり、第１のリンク２４の長さが一定の状態で、第１のリンク２４がフレーム２１に対して回転する。これにより、前輪１１を所望の高さまで下降させることができる。つまり、前輪１１を段差の床面まで下降させることができる。

【0073】

この構成によれば、第１のリンクを適切に制御することができるため、確実に段差を昇降することができる。例えば、前輪１１が段差の角部に接触することを避けることができる。つまり、段差の平坦な部分に前輪１１が接触するように、第１のリンク２４の長さ、及び角度を調整すればよい。乗り物１が、例えば、より高い段差や、前後方向により短い段差を乗り降りすることができる。様々な形状の段差に対応することが可能となる。

【0074】

（ダイラタンシー流体）
前輪１１、中輪１２、及び後輪１３の少なくとも一つにダイラタンシー流体を封入することが好ましい。より具体的には、中輪１２又は後輪１３にダイラタンシー流体を封入することが好ましい。ダイラタンシー流体は、衝撃を受けたときに、固体のような抵抗力を発生し、衝撃がなくなれば、液体のように振る舞う。よって、段差を昇降する際に、中輪１２が段差の角部で衝撃を受けると、その角部に応じた形状を保持する。図６に示すように、中輪１２が段差Ｄの角部に応じた形状で固まる。これにより、中輪１２が段差Ｄの角に引っかかった状態となるため、階段などの段差の昇降をより確実に行うことができる。

【0075】

なお、中輪１２のみにダイラタンシー流体が封入されている構成にかぎらず、前輪１１にダイラタンシー流体が封入されておらず、中輪１２，及び後輪１３にダイラタンシー流体が封入されている構成であってもよい。あるいは、前輪１１及び中輪１２にダイラタンシー流体が封入されておらず、後輪１３にダイラタンシー流体が封入されていてもよい。

【0076】

第１の直動機構２２が前輪１１を上下させることができるため、前輪１１を段差の平らな部分に下ろすことができる。一方、中輪１２、及び後輪１３は、段差の角部に接することがあるため、中輪１２、及び後輪１３の少なくとも１つにダイラタンシー流体を封入することが好ましい。これにより、角部の形状に応じて車輪を変形させることができるため、段差の昇降を容易にすることができる。少なくとも一つの駆動輪にダイラタンシー流体を封入することが好ましい。したがって、中輪１２、及び後輪１３の少なくとも一方にダイラタンシー流体を封入することが好ましい。さらに、前輪１１をダイラタンシー流体が封入されていない車輪、つまり、空気などのガスが封入された車輪としてもよい。この場合、前輪１１を軽量化することができ、第１の直動機構２２を小型化、軽量化することが可能となる。

【0077】

（モード切替）
可変機構２０は、乗り物１の動作モードを切り替えることができる。乗り物１は、チェアモード、ドライモード、又は、スタンドモードで走行することができる。図７は、チェアモードでの可変機構２０を簡略化して示す側面図である。図８は、ドライブモードでの可変機構２０を簡略化して示す側面図であり、図９はスタンドモードの可変機構２０を簡略化して示す側面図である。モード毎に、乗り物１の車高、つまり床面Ｆからの座面の高さが異なっている。

【0078】

チェアモードでは、前輪１１、中輪１２、後輪１３が全て床面Ｆに接地した６輪接地となる。ドライブモードでは、前輪１１が離地し、かつ、中輪１２、及び後輪１３が床面Ｆに接地した４輪接地状態となる。スタンドモードでは、前輪１１、及び後輪１３が床面Ｆに接地し、かつ、左右の中輪１２が離地した４輪接地状態となっている。

【0079】

チェアモードで搭乗席が最も低くなり、スタンドモードで搭乗席が最も高くなる。ドライブモードでは、搭乗席の高さがチェアモードよりも高くなり、スタンドモードよりも低くなる。

【0080】

さらに、乗り物１が２段以上の段差を昇降できように、可変機構２０が動作することができる。これにより、乗り物１がエスカレータに乗ったり、階段を昇降することができる。図１０は上り階段又は上りエスカレータにおける可変機構２０を簡略化して側面図である。図１１は下り階段又は下りエスカレータでの可変機構２０を簡略化して側面図である。図１０、及び図１１では、1段目の段差をＤ１、２段目の段差をＤ２、３段目の段差をＤ３として示している。

【0081】

図１０、又は図１１に示すように、２段以上の段差に対応する場合、乗り物１は、左右の前輪１１、及び後輪１３が接地した状態となる。後輪１３は、段差Ｄ１に接地し、前輪１１は、後輪１３よりも２段前の段差Ｄ３に接地している。なお、図１０では、左右の中輪１２が離地した４輪接地状態となっている。図１１では、左右の中輪１２が段差Ｄ２の角に接地した状態となっている。もちろん、中輪１２は、段差Ｄ２に接地していてもよく、接地していなくてもよい。

【0082】

（段差の昇降動作）
次に、段差を昇降する動作について、図１２～図１４を用い説明する。図１２～図１４は、乗り物１が床面Ｆに設けられた１段の段差Ｄを昇降する動作を模式的に示す側面図である。図１２～図１４は、乗り物１が段差を昇降する動作をステップＳ１～ステップＳ１６の順番に示している。具体的には、ステップＳ１～ステップＳ８が床面Ｆから段差Ｄを昇る一連の動作を示している。ステップＳ９～ステップＳ１６は、乗り物１が段差Ｄから床面Ｆに降りる一連の動作を示している。なお、図１２～図１４において、乗り物１は左方向を前方として走行している。また、Ｘ方向において、段差Ｄは乗り物１に比べて十分な長さがあるとする。

【0083】

乗り物１は、ドライブモードで走行している（Ｓ１）。つまり、乗り物１は、前輪１１が離地し、かつ、中輪１２と後輪１３が床面Ｆに接地している４輪接地状態で走行している。乗り物１が段差Ｄの手前まで走行すると、後述するセンサが段差Ｄの存在、及び段差Ｄの高さを検知する。乗り物１が段差Ｄの直前に到着すると、前輪１１が上昇する。具体的には、第１の直動機構２２が縮むことで、第１のリンク２４が揺動軸４０周りに回転する。これにより、第１のリンク２４が時計回りに回転して、前輪１１が段差Ｄよりも高い位置まで上昇する。そして、中輪１２と後輪１３が回転することで、乗り物１が前進して、前輪１１が段差Ｄの上まで移動する（Ｓ２）。なお、前輪１１を上昇させるために、第１の直動機構２２が縮んでいる間、中輪１２の車輪ブレーキを動作させてもよい。

【0084】

前輪１１が段差Ｄに接地する（Ｓ３）。具体的には、第１の直動機構２２が伸びることで、前輪１１が下降して、段差Ｄに接地する。まず、揺動ブレーキ６２が揺動回転を制限した状態で第１の直動機構２２が伸びることで、第１のリンク２４を段差に応じた長さにする。そして、第１のリンク２４が所望の長さとなったら、リニアブレーキ６１を動作させて、第１のリンク２４の長さを固定する。そして、揺動ブレーキ６２を解除した後に、第１の直動機構２２を伸ばして、第１のリンク２４を揺動軸４０周りに揺動回転させる。これにより、第１のリンク２４が反時計回りに回転して、前輪１１が段差Ｄに接地する。なお、Ｓ３では、中輪１２、及び後輪１３が床面Ｆに接地した状態となる。

【0085】

中輪１２が段差Ｄの高さまで上昇する（Ｓ４）。具体的には、第２の直動機構２３が縮むことで、第２のリンク２５が回転軸４１周りに回転する。これにより、第２のリンク２５が時計回りに回転して、中輪１２が離地する。Ｓ４では、前輪１１が段差Ｄに接地し、後輪１３が床面Ｆに接地した状態となっている。なお、中輪１２を上昇させている間、前輪１１の車輪ブレーキを動作させてもよい。

【0086】

乗り物１が前輪１１と中輪１２とのホイールベースを広げる（Ｓ５）。具体的には、前輪１１のブレーキを解除し、第３の直動機構２６を伸ばすことでホイールベースが広くなる。Ｓ５では、Ｓ４に引き続き、前輪１１が段差Ｄに接地し、中輪１２が離地し、後輪１３が床面Ｆに接地した状態となっている。

【0087】

後輪１３が回転して、乗り物１が前進すると、中輪１２が段差Ｄに接地する（Ｓ６）。前輪１１、及び中輪１２が段差Ｄに接地し、後輪１３が床面Ｆに接地した状態となる。この状態で、前輪１１、及び中輪１２の車輪ブレーキを動作させて、前輪１１、及び中輪１２の回転を制限する。

【0088】

後輪１３が段差Ｄの高さまで上昇する（Ｓ７）。具体的には、第２の直動機構２３が伸びて、第２のリンク２５を回転軸４１周りに回転させる。これにより、第２のリンク２５が反時計回りに回転して、後輪１３が段差Ｄの上まで上昇する。さらに、第３の直動機構２６を伸ばす。ここでは、前輪１１、及び中輪１２が段差Ｄに接地し、後輪１３が離地した状態となる。

【0089】

中輪１２が回転して、乗り物１が前進すると、後輪１３が段差Ｄに接地する（Ｓ８）。これにより、段差Ｄに前輪１１、中輪１２、及び後輪１３が接地するため、乗り物１が６輪接地状態となる。このようにすることで、乗り物１が段差に昇る動作が完了する。

【0090】

乗り物１は、段差Ｄの上で前輪１１と中輪１２とのホイールベースを短縮する（Ｓ９）。具体的には、第３の直動機構２６を縮める。Ｓ９では、Ｓ８に引き続き、段差Ｄに前輪１１、中輪１２、及び後輪１３が接地した６輪接地状態となっている。

【0091】

乗り物１が段差Ｄの端まで移動すると、第１の直動機構２２が前輪１１を段差Ｄから下ろす（Ｓ１０）。前輪１１が段差Ｄのエッジを越えて、床面Ｆ上から離地するまで乗り物１が走行する。具体的には、中輪１２が段差Ｄのエッジ上にある状態まで乗り物１が走行する。揺動ブレーキ６２を動作させ、かつリニアブレーキ６１を解除した状態で、第１の直動機構２２が伸びる。これにより、第１のリンク２４が段差Ｄの高さに応じた所定の長さとなる。そして、リニアブレーキ６１を動作させた後、揺動ブレーキ６２を解除する。さらに、第１の直動機構２２が伸びることで、第１のリンク２４が揺動回転する。さらに、第２の直動機構２３が縮み、第３の直動機構２６が縮む。これにより、前輪１１が床面Ｆに接地する。Ｓ１０では、段差Ｄに中輪１２、後輪１３が接地した状態となっている。

【0092】

中輪１２及び後輪１３が回転して、乗り物１が前進すると、中輪１２が段差Ｄのエッジを越える（Ｓ１１）。Ｓ１１では、前輪１１が床面Ｆに接地し、中輪１２が離地し、後輪１３が段差Ｄに接地した状態となる。

【0093】

そして、中輪１２が床面に接地する（Ｓ１２）。具体的には、第１の直動機構２２が縮み、第２の直動機構２３が伸びる。さらに、第３の直動機構２６が伸びる。これにより、前輪１１、及び中輪１２が床面Ｆに接地し、後輪１３が段差Ｄに接地した状態となる。また、前輪１１と後輪１３とのホイールベースが広くなる。

【0094】

中輪１２が回転して、乗り物１が前進すると、後輪１３が段差Ｄを降りる（Ｓ１３）。すなわち、後輪１３が段差Ｄのエッジを越える。Ｓ１３では前輪１１、及び中輪１２が床面Ｆに接地し、後輪１３が離地した状態となる。

【0095】

後輪１３が接地して、６輪接地状態となる（Ｓ１４）。具体的には、第２の直動機構２３を縮めることで、第２のリンク２５が回転する。また、第３の直動機構２６を縮める。このようにすることで、乗り物１が段差Ｄを乗り越えることができる。

【0096】

中輪１２が前方に移動する（Ｓ１５）。具体的には、第１の直動機構２２を縮めるとともに、第２の直動機構２３を縮める。また、第３の直動機構２６を縮める。前輪１１が上昇して、ドライブモードとなる（Ｓ１６）。具体的には、第１の直動機構２２が縮んで、第１のリンク２４が揺動回転する。これにより、前輪１１が離地する。Ｓ１６では、中輪１２、及び後輪１３が接地したドライブモードとなる。

【0097】

上記のように、乗り物１は、段差Ｄを乗り降りすることができる。よって、乗り物１は、様々な環境下に対応することができる。さらに、段差を乗り降りする場合であっても、乗り心地を向上することができる。

【0098】

このように、本実施の形態では、第１の直動機構２２が直動すると、前脚である第１のリンク２４が回転揺動する。よって、前脚が直動機構によって直接伸縮する構成と比べて、短いストロークで高い段差を昇降することが可能となる。よって、第２の直動機構２３の突出量を低減することができ、搭乗者と干渉することができる。

【0099】

（階段を昇る動作）
図１５，及び図１６は、乗り物１が複数段の階段を昇る動作を示す模式図である。図１５、及び図１６は、段差を昇降する動作をステップＳ２１～ステップＳ２８の順番に示している。階段の１段目の段差を段差Ｄ１、２段目の段差を段差Ｄ２、３段目の段差を段差Ｄ３等として示している。

【0100】

まず、前輪１１が１段目の段差Ｄ１に昇る（Ｓ２１）。次に、中輪１２が段差Ｄ１に昇る（Ｓ２２）。Ｓ２１とＳ２２の動作は、図１０を用いて説明した動作と同様である。前輪１１が２段目の段差Ｄ２に接地する（Ｓ２３）。

【0101】

中輪１２が段差Ｄ２に接地する（Ｓ２４）。次に、前輪１１が上昇して（Ｓ２５）、３段目の段差Ｄ３に接地する（Ｓ２６）。Ｓ２１からＳ２６までの間、後輪１３は、床面Ｆに接地したままとなっている。そして、後輪１３が上昇して（Ｓ２７）、段差Ｄ１に接地する（Ｓ２８）。

【0102】

（制御系）
本実施の形態にかかる乗り物１の制御系について、図１７を用いて説明する。図１７は、制御系７０の構成を示すブロック図である。制御系７０は、制御部７１と、センサ部７３、入力部７４、を備えている。また、制御系７０は、第１の直動機構２２、第２の直動機構２３、第３の直動機構２６を駆動制御するために、サーボアンプ８２、８３、８６、駆動部９２、９３、９６を備えている。さらに、中輪１２を駆動制御するために、制御系７０は、コントローラ５１、及びモータ１２１を備えている。

【0103】

なお、各構成要素の左右の構成については上記と同様に符号にＬ、Ｒを付けている。左右の構成を特に区別しない場合は、Ｌ、Ｒを付さずに説明を行う。制御系７０の一部の構成は、例えば、入力部７４の中や搭乗席３内に収納されていてもよい。

【0104】

入力部７４は、キーボードやジョイパッド等であり、乗り物１の移動方向や姿勢に関する入力を受け付ける。例えば、搭乗者が入力部７４を操作して、移動方向、移動速度、あるいは姿勢に関する入力を行う。

【0105】

センサ部７３は１又は複数のセンサから構成されている。例えば、センサ部７３は搭乗席３の姿勢を測定する角度センサを備えている。具体的には、センサ部７３は６軸のジャイロセンサを有しており、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の加速度と、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸周りの角速度を検出する。ジャイロセンサは搭乗席３の座面と平行に設置されている。よって、ジャイロセンサは、座面の傾斜角度を検出する。さらに、センサ部７３は非接触で路面の段差の高さを検出する測域センサやカメラ等の各種センサを有している。

【0106】

制御部７１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、及びメモリを備えるＰＣ（Personal Computer）などの演算処理装置であり、乗り物１全体の制御を行う。制御部７１は、中輪１２を制御するため、コントローラ５１Ｒ、５１Ｌ、及びサーボアンプ８２、８３、８６に制御信号を出力する。

【0107】

コントローラ５１Ｒ、コントローラ５１Ｌは、それぞれモータ１２１Ｒ、モータ１２１Ｌを制御するモータコントローラである。モータ１２１Ｒ、モータ１２１Ｌは、同様の構成を有しており、それぞれ中輪１２Ｒ、中輪１２Ｌを駆動する。これにより、入力部７４により入力された移動方向、及び移動速度で乗り物１が移動するように、中輪１２Ｒ、中輪１２Ｌが回転する。例えば、制御部７１は、入力部７４によって入力された入力信号に応じて、制御信号を生成する。制御部７１は、制御信号をコントローラ５１に出力する。コントローラ５１が制御信号に応じた指令値をモータ１２１に出力する。これにより、モータ１２１に接続された中輪１２が所定の回転速度で回転する。モータ１２１Ｒ、１２１Ｌは、中輪１２Ｒ、中輪１２Ｌを独立して回転駆動する。また、上記のように、モータ１２１の駆動力は、伝達機構１２２を介して、後輪１３に伝達される。

【0108】

駆動部９２、９３、９６はそれぞれ、サーボモータ、エンコーダ、及びブレーキを備えている。駆動部９２、９３、９６は同様の構成を有ており、それぞれ第１の直動機構２２、第２の直動機構２３、第３の直動機構２６を駆動する。サーボアンプ８２は、それぞれ駆動部９２、９３、９６のサーボモータを駆動制御するためのアンプである。

【0109】

例えば、制御部７１は、サーボアンプ８２を介して、駆動部９２を駆動制御する。例えば、制御部７１は、第１の直動機構２２を所定の直動軸位置にするための制御信号をサーボアンプ８２に出力する。サーボアンプ８２は、制御信号に基づいて、駆動部９２を駆動する。駆動部９２のエンコーダは、サーボモータの回転角度を検出する。そして、エンコーダは、検出した回転角度をフィードバック信号として、サーボアンプ８２に出力する。サーボアンプ８２は、フィードバック信号に基づいて、サーボモータが制御信号に応じた回転角度になるようにフィードバック制御する。これにより、第１の直動機構２２が所定の直動軸位置まで駆動する。

【0110】

同様に、制御部７１は、サーボアンプ８３、８６を介して、駆動部９３、９６を駆動制御する。これにより、第１の直動機構２２、第２の直動機構２３、第３の直動機構２６が所定の長さになる。このように、制御部７１は、第１の直動機構２２、第２の直動機構２３、第３の直動機構２６を制御している。これにより、可変機構２０が乗り物１を所望の姿勢にすることができる。

【0111】

また、制御部７１は、リニアブレーキ６１Ｒ，６１Ｌの動作を制御する。つまり、制御部７１からの制御信号によって、リニアブレーキ６１Ｒ，６１Ｌがそれぞれオン／オフ制御される。リニアブレーキ６１Ｒ，６１Ｌが動作すると、第１のリンク２４Ｒ、２４Ｌの伸縮が制限される。リニアブレーキ６１Ｒ，６１Ｌは、独立に制御されていてもよく、連動して制御されていてもよい。

【0112】

同様に、制御部７１は、揺動ブレーキ６２Ｒ、６２Ｌの動作を制御する。つまり、制御部７１からの制御信号によって、揺動ブレーキ６２Ｒ、６２Ｌがそれぞれオン／オフ制御される。揺動ブレーキ６２Ｒ、６２Ｌが動作すると、第１のリンク２４Ｒ、２４Ｌの揺動回転が制限される。揺動ブレーキ６２Ｒ，６２Ｌは、独立に制御されていてもよく、連動して制御されていてもよい。

【0113】

このようにすることで、前輪１１Ｒ、１１Ｌが段差の平坦な箇所に接地することができる。つまり、前輪１１Ｒ、１１Ｌが段差の角部を避けて、接地するため、安定した昇降が可能になる。なお、制御部７１は、第１のリンク２４の長さ及び角度は、センサ部７３で検出した段差の形状に応じて決定すればよい。例えば、段差の形状に応じて第１のリンク２４を制御する長さ及び角度が、予め定められていればよい。

【0114】

上記制御部７１の制御のうちの一部又は全部は、コンピュータプログラムによって実行されてもよい。この場合、制御部７１は、プロセッサ等のハードウェア、及びメモリ等に記憶されたソフトウェアによって構成される。制御部７１で実行されるプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ)、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ)、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

【0115】

なお、上記の説明では、本実施の形態にかかる走行装置が、搭乗者が搭乗して走行する乗り物１であるとして説明したが、搭乗者が搭乗しない構成となっていてもよい。例えば、本実施形態に係る走行装置は、荷台に荷物を載せて走行する走行装置であってもよい。この場合、フレーム２１には、車体には、搭乗席３の代わりに、荷台が設けられることになる。さらには、搭乗者と荷物を同時に運搬する走行装置であってもよい。この場合、車体には、搭乗席３と荷台が設けられる。また、搭乗者や荷物を載せて移動する走行装置に限らず、走行装置自身のみが移動する構成であってもよい。例えば、走行装置は、車体に搭乗席や荷台が設けられている構成に限らず、自律走行する移動ロボット等であってもよい。すなわち、可変機構２０が車体を支持する構成となっていればよい。車体に、搭乗席や荷台が設けることで、搭乗者が搭乗する乗り物や、荷物を運搬する走行装置を構成することができる。

【0116】

以上まとめると、本実施の形態の一態様にかかる走行装置は、フレーム２１と、前輪１１と、第１のリンク２４と、第１の直動機構２２と、を備えている。フレーム２１は、車体となる。前輪１１は、フレーム２１の前方に配置された第１の車輪となる。伸縮可能な第１のリンク２４は、前輪１１と前輪１１の後方に位置する揺動軸４０との間に連結されている。第１の直動機構２２は、フレーム２１と第１のリンク２４との間に連結され、第１のリンク２４を揺動軸４０周りに回転させるように伸縮する。第１の直動機構２２が第１のリンク２４を揺動回転することで、前輪１１が上下する。これにより、第１の直動機構２２のストロークに比して、前輪１１の上下の移動量を大きくすることができる。よって、第１の直動機構２２のストロークよりも、高い段差に対応することができる。簡易な構成で走行性能の高い走行装置を実現することができる。

【0117】

さらに上記の走行装置は、揺動ブレーキ６２と、リニアブレーキ６１と、中輪１２と、第２の直動機構２３と、を備えていてもよい。揺動ブレーキ６２は、第１のリンク２４の揺動軸４０周りの回転を制限する第１のブレーキとなる。リニアブレーキ６１は、第１のリンク２４の伸縮を制限する第２のブレーキとなる。中輪１２は、前輪１１の後ろ側に配置された第２の車輪となる。第２の直動機構２３は、中輪１２を上下させる駆動機構となる。この構成によれば、第１のリンク２４の長さ、及び角度を適切に制御することができるため、確実に段差を昇降することができる。したがって、簡素な構成で、高い走行性能を実現することができる。

【0118】

さらに上記の走行装置は、後輪１３と、第２のリンク２５とを備えていてもよい。後輪１３は、中輪１２の後ろ側に配置された第３の車輪となる。第２のリンク２５は、中輪１２と後輪１３とを連結する。第２の直動機構２３は、前記第２のリンクと前記車体との間に連結され、前記第２のリンクを回転させる。この構成によれば、第２の直動機構２３が中輪１２及び後輪１３を上下させることができるため、簡易な構成で段差を昇降することができる。

【0119】

さらに上記の走行装置において、記第１～第３の車輪の少なくとも２つが駆動輪であることが好ましい。これにより、走行性能を向上することができる。また、第２及び第３の車輪の少なくとも一方にダイラタンシー流体が封入されていることが好ましい。これにより、走行性能を向上することができる。

【0120】

さらに上記の走行装置において、前記第１の車輪、前記第２の車輪、前記第３の車輪、前記第１の直動機構、及び第２の直動機構がそれぞれ、前記走行装置の左右に配置されて、独立に駆動されるようにしてもよい。さらに上記の走行装置は、前輪１２の回転を制限する車輪ブレーキをさらに備えていてもよい。これにより、左右一方のみに段差がある場合や異なる高さの段差がある場合で、走行装置が走行することができる。

【0121】

本実施の形態にかかる他の走行装置は、フレーム２１と、前輪１１と、中輪１２と、後輪１３と、第１の駆動機構と、を備えていてもよい。前輪１１は、フレーム２１の前方に配置された第１の車輪となり、中輪１２は、第１の車輪の後ろ側に配置された第２の車輪になる。後輪１３は、第２の車輪の後ろ側に配置された第３の車輪となる。第１の駆動機構は、前輪１１を上下させる。前輪１１、中輪１２、及び後輪１３の少なくとも２つが駆動輪となっている。これにより、段差の手前に溝等がある場合であっても、走行装置が段差に近づいた状態で、前輪１１を上下することができる。よって、様々な形状の段差に対応することができる。簡易な構成で高い走行性能を実現することができる。

【0122】

上記の走行装置は、モータ１２１と伝達機構１２２を有していてもよい。モータは、中輪１２、及び後輪１３の一方に設けられたインホイールモータとなる。伝達機構１２２は、モータの駆動力を中輪１２、及び後輪１３の他方に伝達する。これにより、簡易な構成で中輪１２、及び後輪１３を駆動輪とすることができる。よって、中輪１２、及び後輪１３の一方が離地している状態であっても、前方への駆動力を得ることができる。

【0123】

本実施の形態にかかる他の走行装置は、段差を昇降可能な走行装置であって、車体と、ダイラタンシー流体が封入された車輪と、を備えている。車輪が段差の角に接する場合であっても、段差の角部に応じた形状に車輪が変形する。よって、様々な形状の段差に対応することができる。簡易な構成で高い走行性能を実現することができる。

【0124】

上記の走行装置は、第１の車輪と、前記第１の車輪の後ろ側に配置された第２の車輪と、前記第２の車輪の後ろ側に配置された第３の車輪と、前記第１の車輪を上下に移動させる駆動機構と、をさらに備えている。そして、第２及び前記第３の車輪の少なくとも一方が、前記ダイラタンシー流体が封入された車輪である。第２及び前記第３の車輪の少なくとも一方が段差の角部に接した場合に、角部に応じた形状に車輪が変形する。よって、様々な形状の段差に対応することができる。

【0125】

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

【符号の説明】

【0126】

１ 乗り物
３ 搭乗席
４ フットレスト
５ 背もたれ
１１ 前輪
１２ 中輪
１３ 後輪
２０ 可変機構
２１ フレーム
２２ 第１の直動機構
２３ 第２の直動機構
２４ 第１のリンク
２４ａ 可動部
２４ｂ 基部
２５ 第２のリンク
２６ 第３の直動機構
２７ 第３のリンク
６１ リニアブレーキ
６２ 揺動ブレーキ
Ｄ 段差
Ｆ 床面
１２１ モータ
１２２ 伝達機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】